等离子技等离子技术术原理原理飞马特-上海技术支持等离子体是物等离子体是物质的第四的第四态（以（以H2O为例）例）要是把水蒸汽再加热，比方几千度、上万度地烧，会怎样呢？哈，哈，这就是物质的第四态，等离子体状态！PLASMAPLASMAGASGASLIQUIDLIQUIDSOLIDSOLIDENERGYENERGY2021/6/162什么是等离子？什么是等离子？等离子气体是一种高能热态气体，具有很高的温度和离子化特性，并因此具有导电性。等离子弧切割是利用电极与割嘴之间产生一个电弧经延时后传导至工件，从而电离等离子气体而产生等离子弧，等离子弧的热量将工件熔化，再通过等离子气和保护气的高速气流作用将熔化金属吹走，从而实现工件的切割。不同的金属对等离子弧有不同的响应。碳钢会被氧化，所以常通过含氧等离子的放热作用来实现对碳钢的快速切割。不锈钢和铝材则是完全依靠等离子的热量来完成切割过程。因为等离子弧相对于氧气-乙炔焰切割过程会产生大得多的热量，所以等离子弧也能对不锈钢和铝材实现快速、清洁的切割。2021/6/163等离子的等离子的类类型型2021/6/164普通等离子弧的基本原理普通等离子弧的基本原理飞马特等离子弧的原理飞马特等离子弧的原理首先，让连续通气放电的电弧通过一个喷嘴孔使其在孔道中产生机械压缩效应同时喷嘴中心安装有一个涡流环等离子气在电离前就已产生强烈的涡流收缩效应使等离子气聚焦成一束很细的气柱从喷中心喷出；最后，为了确保等离子弧的温度不致持续升高而使等离子弧柱膨胀扩散，割枪内的循环冷却液又对喷嘴进行冷却，通过降低温度对弧柱再一次进行压缩并最终达到一种平衡。这3种效应对弧柱进行强烈压缩在与弧柱内部膨胀压力保持平衡的条件下使弧柱中心气体达到高度的电离而构成电子离子以及部分原子和分子的混合物即等离子弧。 等离子弧按导电方式可分为非转移型转移型和混合型 3种(见上图 )。转移型等离子弧转移型等离子弧温度高(1000052000)有效热利用率高主要用于切割焊接和熔炼金属。切割的金属有铜铝及其合金不锈钢各种合金钢低碳钢铸铁钼和钨等。常用的切割气体为O2、N2、H35 、Air等。常用的电极为铈钨或钍钨电极采用压缩空气切割时使用的电极为金属锆或铪。非转移型等离子弧非转移型等离子弧温度最高可达18000主要用于工件表面喷涂耐高温耐磨损耐腐蚀的高熔点金属或非金属涂层也可以切割薄板金属材料还可以作为金属表面热处理的热源。混合型等离子弧混合型等离子弧主要用于微束等离子弧焊接和粉末堆焊。 2021/6/165等离子等离子处理理过程程等离子处理气体气体气体气体电电离离离离 电电 弧弧弧弧 压压 缩缩 热热 能能能能 动动 能能能能金属材料的熔融金属材料的熔融金属材料的熔融金属材料的熔融喷喷出物出物出物出物尖端快速的被冷却尖端快速的被冷却 = 弧弧压缩电弧中心的温度弧中心的温度 (15,000 to 35,000C) = 融化金属材料融化金属材料 高速等离子射流高速等离子射流 = 融化的金属材料通融化的金属材料通过割割缝喷出出-DC2021/6/166等离子弧等离子弧处理理过程程等离子弧压缩_+_自由弧20 000 K300 k2000 K10 000 K5 000 K_+_等离子弧压缩20 000 K300 k2000 K10 000 K5 000 K2021/6/167等离子弧等离子弧处理理过程程电极类型平嘴电极平嘴电极平嘴电极平嘴电极锆锆 ( Zr )or 铪铪 ( Hf ) 弹坑弹坑氧化层氧化层熔点熔点熔点熔点 汽化点汽化点汽化点汽化点 ZrZrO21850437027005000 Hf HfO22220460054002750氧化气体氧化气体氧化气体氧化气体 尖嘴电极尖嘴电极尖嘴电极尖嘴电极 钨钨 ( W ) W34005660非氧化气体非氧化气体非氧化气体非氧化气体 铜座铜座铜座铜座平嘴电极平嘴电极平嘴电极平嘴电极2021/6/168等离子等离子处理理过程程切割气体类型单单一等离子气一等离子气一等离子气一等离子气等离子气等离子气等离子气等离子气等离子气等离子气 + + 保保保保护护气气气气等离子气等离子气保保护气气等离子气等离子气等离子气等离子气+ + 水水水水雾雾保保保保护护等离子气等离子气 水水水水2021/6/169侧向风速对等离子体射流形貌的影响侧向风速对等离子体射流形貌的影响 2021/6/1610等离子气等离子气辅辅助气气流示意助气气流示意图图2021/6/1611N2/H2O 等离子主要用于有色金属的切割等离子主要用于有色金属的切割2021/6/1612海宝等离子割海宝等离子割枪枪及消耗件及消耗件 海宝的切割喷嘴采用了较小的喷嘴孔径、较长的孔道长度并加海宝的切割喷嘴采用了较小的喷嘴孔径、较长的孔道长度并加强了冷却效果，这样可以使得喷嘴有效断面内通过的电流增加，即电强了冷却效果，这样可以使得喷嘴有效断面内通过的电流增加，即电弧的功率密度增大。但同时压缩也使得电弧的功率损失加大，因此，弧的功率密度增大。但同时压缩也使得电弧的功率损失加大，因此，实际用于切割的有效能量要要比电源输出的功率小很多，其损失率一实际用于切割的有效能量要要比电源输出的功率小很多，其损失率一般在般在35%50%之间，之间， 2021/6/1613飞马飞马特特XT系列割系列割枪枪及消耗件及消耗件 飞马特的切割喷嘴采用了较小的喷嘴孔径、较高的工作气压来提高飞马特的切割喷嘴采用了较小的喷嘴孔径、较高的工作气压来提高喷嘴有效断面内通过的电流，同样达到了增大电弧的功率密度之目的并大喷嘴有效断面内通过的电流，同样达到了增大电弧的功率密度之目的并大大减少了电弧的功率损失，从而实现了更经济的切割。大减少了电弧的功率损失，从而实现了更经济的切割。2021/6/1614飞马飞马特等离子割特等离子割枪枪XT-300 SL100SV XT-3012021/6/1615飞马飞马特重型割特重型割枪枪PCM 6B M200 U512021/6/1616SL-100割割枪枪内部示意内部示意图图9-82139-8213Pat. Pend.Pat. Pend.小机型机用割小机型机用割枪（ （Cut master series） ）300 VDCLV Arc Started2021/6/1617应用于板材切割用于板材切割与数控结合可进行各种花样切割2021/6/1618应用于机器人用于机器人2021/6/1619Automated PlasmaThermadyne China TrainingNovember 2009THANK YOU2021/6/1620 结结束束语语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！